Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками

Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками
Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками
Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками
Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками
Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками

Приведена схема эффективного 12В зарядного устройства (солнечного контроллера), с защитой аккумуляторов от пониженного напряжения.

Солнечный контроллер

Характеристики устройства

Низкое потребление мощности в режиме простоя
Схема была разработана для небольших и средних свинцово-кислотных аккумуляторных батарей и потребляет маленький ток (5 мА) в режиме простоя. Это увеличивает продолжительность жизни аккумуляторных батарей.

Легкодоступные компоненты
В устройстве используются обычные компоненты (не SMD), которые легко можно найти в магазинах. Ничего не требуется прошивать, единственное нужен будет вольтметр и регулируемый источник питания для настройки схемы.

Последняя версия устройства
Это уже третья версия устройства, поэтому в нем исправлены большинство ошибок и недочетов, которые присутствовали в предыдущих версиях зарядника.

Регулировка напряжения
В приборе используется параллельный стабилизатор напряжения, чтобы напряжение аккумулятора не превышало норму, обычно это 13.8 Вольт.

Защита от пониженного напряжения
Контроллер отсоединяет аккумуляторную батарею, если напряжение падает ниже определенной точки (настраивается), обычно это 10.5 Вольт

 

В большинстве солнечных зарядных устройствах для защиты от утечки тока аккумулятора на солнечную панель, используется диод Шоттки. А шунтирующий стабилизатор напряжения используется когда аккумулятор полностью заряжен.
Одной из проблем такого подхода являются потери на диоде и как следствие его нагрев. К примеру, солнечная панель 100 Ватт, 12В, подает 8А на аккумуляторную батарею, на диоде Шоттки падение напряжение составит 0.4В, т.е. рассеиваемая мощность составит около 3.2 Ватта. Это во первых потери, а во вторых для диода понадобится радиатор для отвода тепла. Проблема в том, что уменьшить падение напряжения не получится, несколько диодов включенных параллельно, уменьшат ток, но падение напряжения такое и останется. В представленной ниже схеме, вместо обычных диодов используются мосфеты, следовательно мощность теряется только на активное сопротивление (резистивные потери).
Для сравнения, в 100 Вт панели при использовании мосфетов IRFZ48 (КП741А) потери мощности составляют всего 0.5Ватта (на Q2). А это значит меньший нагрев и больше энергии для аккумуляторов. Еще важным моментов является то, что мосфеты имеют положительный температурный коэффициент и могут быть включены в параллель для уменьшения сопротивления в включенном состоянии.

Принципиальная схема контроллера солнечной энергии

В приведенной выше схеме используется пара нестандартных решений.

Зарядка

Между солнечной панелью и нагрузкой не используется диод, вместо него стоит мосфет Q2. Диод в мосфете обеспечивает протекание тока от панели к нагрузке. Если на Q2 появляется значительное напряжение, то транзистор Q3 открывается, заряжается конденсатор С4, что заставляет ОУ U2c и U3b открыть мосфет Q2. Теперь, падение напряжения вычисляется по закону Ома, т.е. IR, и оно намного меньше, чем если бы там стоял диод. Конденсатор С4 периодически разряжается через резистор R7, и Q2 закрывается. Если от панели протекает ток, то ЭДС самоиндукции дросселя L1 сразу же заставляет открыться Q3. Это происходит очень часто (множество раз за секунду). В случае, когда ток идет на солнечную панель, Q2 закрывается, а Q3 не открывается, т.к. диод D2 ограничивает ЭДС самоиндукции дросселя L1. Диод D2 может быть рассчитан на ток 1А, однако в процессе тестирования выяснилось, что такой ток возникает редко.

Подстроечник VR1 устанавливает максимальное напряжение. Когда напряжение превышает 13.8В, то операционный усилитель U2d открывает мосфет Q1 и выход с панели "закорачивается" на землю. Помимо этого, операционник U3b отключает Q2 и т.о. панель отключается от нагрузки. Это необходимо, поскольку Q1 помимо солнечной панели "коротит" нагрузку и аккумулятор.

Управление N-канальными мосфетами

Для управления мосфетами Q2 и Q4 требуется большее напряжение, чем используемое в схеме. Для этого, ОУ U2 с обвязкой из диодов и конденсаторов создает повышенное напряжение VH. Это напряжение используется для питания U3, на выходе которого будет повышенное напряжение. Связка U2b и D10 обеспечивают стабильность выходного напряжения на уровне 24 Вольт. При таком напряжении, через затвор-исток транзистора будет напряжение не меньше 10В, поэтому тепловыделение будет маленькое.
Обычно, N-канальные мосфеты имеют намного меньшее сопротивление, чем Р-канальные, поэтому они и были использованы в данной схеме.

Защита от пониженного напряжения

Мосфет Q4, операционник U3a с внешней обвязкой из резисторов и конденсаторов, предназначены для защиты от пониженного напряжения. Здесь Q4 используется нестандартною. Диод мосфета обеспечивает постоянное прохождение тока в аккумулятор. Когда напряжение выше установленного минимума, то мосфет открыт, допуская небольшое падение напряжения при зарядке аккумулятора, но более важным является то, что он дает возможность прохождения тока от аккумулятора на нагрузку, если солнечная батарея не может обеспечить достаточную выходную мощность. Предохранитель защищает от возникновения короткого замыкания на стороне нагрузки.

Ниже представлены рисунки расположения элементов и печатных плат.

Схема расположения элементов

Печатная плата. Верх

Печатная плата. Низ

Настройка устройства

При нормальной использовании устройства, джампер J1 не должен быть вставлен! Светодиод D11 используется для настройки. Для настройки устройства, к выводам "нагрузка" подключите регулируемый блок питания.

Установка защиты от пониженного напряжения
Вставьте джампер J1.
В блоке питание установите выходное напряжение на 10.5В.
Вращайте подстроечный резистор VR2 против часовой стрелки до тех пор, пока не загорится светодиод D11.
Немного поверните VR2 по часовой стрелке, пока светодиод не погаснет.
Выньте джампер J1.

Установка максимального напряжения
В блоке питание установите выходное напряжение на 13.8В.
Вращайте подстроечный резистор VR1 по часовой стрелке до тех пор, пока не погаснет светодиод D9.
Медленно поверните VR1 против часовой стрелки, пока светодиод D9 не загорится.

Контроллер настроен. Не забудьте вынуть джампер J1!

Если мощность всей системы будет небольшая, то мосфеты могут быть заменены на более дешевые IRFZ34. А если система будет мощнее, то мосфеты можно заменить на более мощные IRFZ48.

Обсуждение схемы на форуме

Список радиоэлементов Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот U1 ИС источника опорного напряжения

LM336-2.5

1 Поиск в win-source В блокнот U2 Операционный усилитель

LM324

1 Поиск в win-source В блокнот U3 Операционный усилитель

LM358

1 Поиск в win-source В блокнот Q1, Q2, Q4 MOSFET-транзистор

IRFZ44

3 КП723А Поиск в win-source В блокнот Q3 Биполярный транзистор

BC327

1 КТ685А Поиск в win-source В блокнот D1 Диод Шоттки 1.5КЕ16 1 Поиск в win-source В блокнот D2, D4 Диод Шоттки

1N5819

2 КДШ2105В Поиск в win-source В блокнот D3, D5-D8, D10 Выпрямительный диод

1N4148

6 КД522А Поиск в win-source В блокнот D9, D11 Светодиод 2 Поиск в win-source В блокнот C1, C3 Электролитический конденсатор 1000 мкФ 25 В 2 Поиск в win-source В блокнот C2, C4-C7 Конденсатор 100 нФ 5 Поиск в win-source В блокнот C9 Электролитический конденсатор 100 мкФ 35 В 1 Поиск в win-source В блокнот C8, C10, C12 Электролитический конденсатор 10 мкФ 25 В 3 Поиск в win-source В блокнот C11 Конденсатор 1 нФ 1 Поиск в win-source В блокнот R1, R9, R11, R16, R19 Резистор

10 кОм

5 Поиск в win-source В блокнот R2, R10 Резистор

56 кОм

2 Поиск в win-source В блокнот R3 Резистор

1 кОм

1 Поиск в win-source В блокнот R4, R12 Резистор

2.2 МОм

2 Поиск в win-source В блокнот R5, R8, R13-R15, R18 Резистор

100 кОм

6 Поиск в win-source В блокнот R6 Резистор

4.7 кОм

1 Поиск в win-source В блокнот R7 Резистор

1 МОм

1 Поиск в win-source В блокнот R17, R20 Резистор

2.2 кОм

2 Поиск в win-source В блокнот VR1, VR2 Подстроечный резистор 10 к 2 Поиск в win-source В блокнот L1 Дроссель 25 витков провода 1 мм на сердечнике T68-52A 1 Поиск в win-source В блокнот F1 Плавкий предохранитель 25 А 1 Поиск в win-source В блокнот ST1-ST3 Клеммы 2 контакта 3 Поиск в win-source В блокнот J1 Разъём PLS-2 1 Поиск в win-source В блокнот Автомобильный аккумулятор 1 Поиск в win-source В блокнот Солнечная панель 1 Поиск в win-source В блокнот Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Прикрепленные файлы: Теги: Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками Схема зарядного устройства на солнечных батареях своими руками

Читать далее:




Красивый бант из капроновой ленты на выписку из роддома своими руками




Поздравления с днём рождения мужчине начальнику прикольные и красивые




Как сделать бомбочки для ванны своими руками в домашних условиях для детей




Поздравления с днем рождения со своими словами коллеге




Оригинальные поздравления с 18 летием.поздравления с днем рождения